AnsoftMaxwellD圆柱永磁体受力仿真Harris
问题分析：
两个圆柱形永磁铁，磁化方向为轴向，分析小圆柱磁铁在竖直方向不同位置受到的磁力。
仿真步骤：
一、 打开Maxwell 软件，点击 旺三维建模，保存文件及分析项目
二、 点击 ” 1 Hep ，设置 Solution
Type 静磁场Magnetostatic 求解器类型
三、 设置永磁材料
复制永磁材料改参数：
下图中的X/Y/Z Component 后面有1/-1就表示该向正/反方向就是充磁方向 双击添加的材料自动加载到项目材料中
四、 建模添加材料
e
使用 建大小两个圆柱，先选中大圆柱，按住Ctrl 再选小圆柱，点击
— .1亠中的Boolean 运算中的Subtract 做减运算，得到空心圆柱模型
小圆柱的Z 向高度参数化：
二■由 Solids
I -占3 CrcQtoCylirdnr
::巨…占 OuterRfrg
! ! O Cre ：ateCylmder
选中圆柱模型 _ 「… 上右键，选择 Properties
其中InnerHeight 是自命名的高度参数，参数化成功。
五、添加求解域
M 3祀［缶|拓二|
点击 ，在Value 里输入200
六、添加求解参数，即磁力
七、求解设定及网格划分
选中小圆柱，右键单击
MNSD-B 粛 MaxwdBDDesignl (|
& Model
巴 Boundaries
Ejucitadcm
曰羞
网格采用自动划分，不用在Mesh Operations中操作（这个是手动网格划分的选项）
1NSD-B
$ Ma 夕 Model & Boundaries -?龟 ^aram-e^^s 和吓 ZForce 腳 Vlesh Operation? ]t^I OptinretricE ■-■為 Pof-amctri cSctu p 1 在 Pd dHieirii.Seajp2 上点击右键/Add Solution Setup ，默认点确定即可 在绘图区 Ctrl+A ,在 Analysis 上单击右键/Apply Mesh Operations ，自动网格划分完毕 八、参数扫描求解 就是InnerHeight 的变化过程中 ZForce 的值 设置计算结果项 该界面是默认力 ZForce 的输出设置，设置完后点击 Add Calculation;如果要对Zforce 插入其 他公式输出，选择 进行设置。 乍 ZForce 结束后还是上图位置处右击，选择 View An alysis Results ，即可看到仿真结果: 九、磁场分布查看：右击 /Add/Parametric ■■汙 妙 SfrTupI 匚& Excitatjons -I ?龜 P3r am&te r 5 呼 ZForce 國 Qppr^t'nrn -富 Analytic Nosh OporaticHS 勻 Analysis- tS^ Setuol …& Exritaticns I-蛊 Parannp'^rs L 令 2Fcr=e 腥 Mesh Operaton￡ E 胃 Ara lysis ? 0 Sertupll 一期 OptimeLrics 二舄 ParaTietricSetupI :尙 ParannetricSfl i tiJp2 ：--O Results 或者Mag_B （大小强弱分布情况） 先选中求解域，在 上右击 /Fields/B/B_Vector （磁长的矢量分布情况） 3物体的受力分析（隔离法与整体法） 知识目标 一、物体受力分析方法 把指定的研究对象在特定的物理情景中所受到的所有外力找出来，并画出受力图，就是受力分析。对物体进行正确地受力分析，是解决好力学问题的关键。 1、受力分析的顺序：先找重力，再找接触力（弹力、摩擦力），最后分析其它力（场力、浮力等） 2、受力分析的几个步骤． ①灵活选择研究对象：也就是说根据解题的目的，从体系中隔离出所要研究的某一个物体，或从物体中隔离出某一部分作为单独的研究对象，对它进行受力分析． 所选择的研究对象要与周围环境联系密切并且已知量尽量多；对于较复杂问题，由于物体系各部分相互制约，有时要同时隔离几个研究对象才能解决问题．究竟怎样选择研究对象要依题意灵活处理． ②对研究对象周围环境进行分析：除了重力外查看哪些物体与研究对象直接接触，对它有力的作用．凡是直接接触的环境都不能漏掉分析，而不直接接触的环境千万不要考虑进来．然后按照重力、弹力、摩擦力的顺序进行力的分析，根据各种力的产生条件和所满足的物理规律，确定它们的存在或大小、方向、作用点． ③审查研究对象的运动状态：是平衡态还是加速状态等等，根据它所处的状态有时可以确定某些力是否存在或对某些力的方向作出判断． ④根据上述分析，画出研究对象的受力分析图；把各力的方向、作用点（线）准确地表示出来． 3、受力分析的三个判断依据： ①从力的概念判断，寻找施力物体； ②从力的性质判断，寻找产生原因； ③从力的效果判断，寻找是否产生形变或改变运动状态。 二、隔离法与整体法 1、整体法：以几个物体构成的整个系统为研究对象进行求解的方法。在许多问题中可以用整体法比较方便，但整体法不能求解系统的内力。 2、隔离法：把系统分成若干部分并隔离开来，分别以每一部分为研究对象进行受力分根据地，分别列出方程，再联立求解的方法。 3、通常在分析外力对系统作用时，用整体法；在分析系统内各物体之间的相互作用时，用隔离法。有时在解答一个问题时要多次选取研究对象，需要整体法与隔离法交叉使用 规律方法 1、物体的受力分析 【例1】以下四种情况中，物体处于平衡状态的有（D ） A、竖直上抛物体达最高点时 B、做匀速圆周运动的物体 C、单摆摆球通过平衡位置时 D、弹簧振子通过平衡位置时 解析：竖直上抛物体在到达最高点时a=g，匀速园周运动物体的加速度a=v2/R，单摆摆球通过平衡位置时，平切向加速度a切=0，法向加速度a法=v2/R，合加速度a=v2/R，弹簧振子通过平衡位置时，a=0，故D正确 思考：单摆摆到最高点时是否是平衡状态？ 圆柱壳局部应力的计算 WRC （美国焊接研究委员会）计算球壳和圆柱壳的局部应力的方法采用了 WRC 方法的最大优点是把外载荷在壳体中引起的内力和内弯矩表示为由几个几何参数确定的无因次量，因此给设计计算带来极大方便。 1．计算几何参数 计算几何参数包括壳体参数和附件参数，这些几何参数与壳体和附件的几何尺寸有关，因此对球壳和圆柱壳以及不同几何形状的附件取法不同。 （1）壳体参数 （2）附件参数 对圆柱壳-圆柱形附件： 对圆柱壳-矩形附件，其参数β与外载荷类型有关。对圆柱壳-方形附件： m R r 0 875.0= βm R C = βT R m = γ 以上式中，R m ——圆柱壳的平均半径，mm ； T ——圆柱壳的壁厚，mm ； r 0 ——圆柱形附件的外半径，mm ； C ——方形附件的边长之半，mm 。 2．根据几何参数从相应的曲线图中读取内力 WRC 通报107（1972年）公布的无因次曲线以半对数坐标绘制，纵坐标为各个内力和内弯矩的无因次量，对于圆柱壳体，横坐标为附件参数β，按不同的壳体参数γ绘制了径向力P 和力矩M L 、M C 引起的各种内力和内弯矩的无因次曲线图，共16幅，其中部分图如图1-图12所示。 （三）应力 1．一般计算公式 2．正应力位置和符号 在一般情况下，由局部载荷引起的最大正应力发生在附件与壳体连接处的壳壁内外表面上。这些点的应力状态为双向应力状态，对圆柱壳为经向应力σx 和周向应力σθ。应力的正负号可以根据不同类型载荷引起的壳体变形情况来判断，如以图（2）（a ）中受径向载荷P 作用的圆柱壳为例，P 犹如局部外压力作用在壳体中，引起的薄膜内力为负，而弯曲应力在壳体C 、D 处的外表面为负，内表面为正；又如当受外力矩M C 或M L 时，力矩可视为由相等相反的径向载荷 内力和内弯矩的无因次量： 26T M T N x x x ±=σ2 6T M T N θθθσ± = ??? ? ?????? ? ????? ? ????? ????? ????? ??C m i C m i L m i L m i i m i M R M M R N M R M M R N P M P R N β βββ,,,,,2 23 物体的受力分析(隔离法与整体法)
圆柱壳局部应力的计算